应用于旋转设备的无线供电技术研究.pdf

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1、硕士学位论文应用于旋转设备的无线供电技术研究RESEARCHONWIRELESSPOWERTRANSFERTECHNOLOGYAPPLIEDTOROTATINGEQUIPMENT马冰卿哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM724学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文应用于旋转设备的无线供电技术研究硕士研究生：马冰卿导师：朱春波教授申请学位：全日制工程硕士学科：仪器仪表工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInd

2、ex:TM724U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONWIRELESSPOWERTRANSFERTECHNOLOGYAPPLIEDTOROTATINGEQUIPMENTCandidate：MaBingqingSupervisor：Prof.ChunboZhuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：InstrumentScienceandTechnologyAffil

3、iation：SchoolofElectricalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要无线供电技术自问世以来，便因其非接触、安全可靠的特点受到国内外学者的青睐，此后便获得长足的发展。近年来，无线供电技术已经开始崭露头角，尤其是在电动汽车和数码电子产品应用等方面。然而，无线供电技术在旋转设备方面的应用却少之又少，旋转设备目前仍沿用传统的导电滑环供

4、电方式，普遍存在磨损严重、接触不良和稳定性差等问题。本文正是基于这一问题，对无线供电技术在旋转设备方面的应用开展相关研究，旨在设计一套应用于旋转设备的无线供电系统。本文首先基于课题指标需求，对应用于旋转设备的无线供电系统进行了系统总体设计。对比分析了几种常用的谐振拓扑结构，选用S-S型结构作为系统谐振拓扑，并完成相关理论公式推导，确定了系统电路模型。同时对系统损耗开展相关研究，完成了无线供电系统理论模型的建立。针对设计的无线供电系统，开展了系统效率优化分析，主要研究了互感、负载电阻对系统效率的影响，同时从功率损耗方面给出

5、效率优化改进措施，并通过电路仿真初步验证了效率优化及系统设计的正确性。基于理论分析及效率优化结果，明确了耦合机构参数需求，并结合本文提出的耦合机构设计原则，分别经过仿真模型设计，磁芯优化，尺寸优化和参数优化等几个阶段，设计出一种带骨架型磁芯的螺线管嵌套式耦合机构。对加工完成的耦合机构进行旋转工况下参数稳定性测试实验，结果证明所设计的耦合机构高效且可靠。本文最后在充足的理论分析和仿真研究基础上，完成了实验系统的搭建及原理演示样机的制作，并分别从频率特性，负载特性，功率特性和旋转工况下系统稳定性等方面开展相关实验特性研究，结

6、果证明系统能够在旋转工况下，稳定实现3kW功率输出，系统AC-DC效率最高为96.8%。关键词：无线供电；旋转设备；耦合机构设计；效率优化；损耗分析-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractSincetheadventofwirelesspowertransfertechnology,ithasattractedtheattentionofscholarsbothathomeandabroadbecauseofitsnon-contact,safeandreliablecharacteristics,andit

7、hasgainedconsiderabledevelopment.Now,wirelesspowertransfertechnologyhasbeguntoemerge,especiallyintheapplicationofelectricvehiclesanddigitalelectronicproducts.However,wirelesspowertransfertechnologyhasveryfewapplicationsinrotatingequipment.Rotaryequipmentstillusin

8、gtraditionalconductiveslipringpowersupplymethods,andtherearecommonproblemssuchasseriouswear,poorcontactandpoorreliability.Basedonthisproblem,thispaperstudiesth